RU185699U1

RU185699U1 - BUCKET METAL RECEIVER

Info

Publication number: RU185699U1
Application number: RU2018124033U
Authority: RU
Inventors: Андрей Викторович Городинец; Игорь Владиленович Егоров; Азамат Евгеньевич Орленко; Айрат Альмирович Фахразиев; Михаил Викторович Краснянский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Кералит"
Priority date: 2018-07-02
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2018-12-14

Abstract

Предлагается полезная модель металлоприемника промежуточного ковша для непрерывной разливки стали, изготовленного из огнеупорного материала, имеющего основание с ударной поверхностью площадью 0,15-0,25 ми толщиной от 60 до 120 мм, выполненное в виде восьмиугольника. Металлоприемник также имеет наклонные боковые стенки с углублениями сводчатой формы на их внутренних поверхностях, в двух из которых, симметричных относительно малой оси симметрии основания, выполнены отверстия. Угол между осями отверстий составляет 60-180°, а площадь каждого из них составляет 0,1-0,2 площади основания.Технический результат, достигаемый в заявляемой полезной модели, заключается в повышения стойкости металлоприемника и футеровки промковша благодаря перенаправлению потоков металла вдоль большей оси промежуточного ковша и за счет этого, в повышении серийности разливки и снижении удельного расхода огнеупоров.A utility model of an intermediate bucket metal receiver for continuous casting of steel made of refractory material having a base with a shock surface of 0.15-0.25 mi in thickness from 60 to 120 mm, made in the form of an octagon, is proposed. The metal receiver also has inclined side walls with vaulted recesses on their inner surfaces, in two of which holes are symmetrical about the minor axis of symmetry of the base. The angle between the axes of the holes is 60-180 °, and the area of each of them is 0.1-0.2 of the base area. The technical result achieved in the claimed utility model is to increase the resistance of the metal receiver and the lining of the ladle due to the redirection of metal flows along the larger axis intermediate ladle and due to this, in increasing the seriality of casting and reducing the specific consumption of refractories.

Description

Полезная модель относится к металлургии, в частности, к непрерывной разливке, и может быть использована в промежуточных ковшах установок непрерывной разливки стали.The utility model relates to metallurgy, in particular, to continuous casting, and can be used in tundishes of continuous steel casting plants.

В настоящее время металлоприемники повсеместно применяются при непрерывной разливке стали для защиты футеровки промежуточных ковшей от воздействия потоков жидкой стали и организации потоков металла в промежуточном ковше.Currently, metal receivers are widely used in continuous casting of steel to protect the lining of intermediate ladles from the effects of liquid steel flows and the organization of metal flows in the intermediate ladle.

Производительность современных установок непрерывной разливки заготовок составляет от 300 тыс. до 3,15 млн т/год. Так как время разливки одной плавки массой от 30 до 400 т не может превышать 45-55 мин при современной организации сталеплавильного производства, массовая скорость разливки должна составлять от 700 до 7300 кг/мин [Смирнов А.Н., Куберский С.В., Штепан Е.В. Непрерывная разливка стали. / Учебник. - Донецк: ДонНТУ, 2011. - 482 с.]. Для обеспечения скоростей разливки в указанном диапазоне в сталеразливочных ковшах используют огнеупорный припас с диаметром выпускного отверстия от 38 до 100 мм [ГОСТ Р 52707-2007. Огнеупоры для разливки стали. Изделия огнеупорные для шиберных затворов. М.: Стандартинформ. - 2007]. Длина струи металла от шиберного затвора сталеразливочного ковша до поверхности ванны в промежуточном ковше составляет от 1,0 до 1,5 м. Таким образом, на поверхность ванны промежуточного ковша поступает струя металла диаметром от 80 до 200 мм, так как струя увеличивается в диаметре в процессе истечения из выпускного отверстия (раскрытие струи).The productivity of modern installations for continuous casting of billets ranges from 300 thousand to 3.15 million tons / year. Since the casting time of a single heat with a mass of 30 to 400 tons cannot exceed 45-55 min with the modern organization of steelmaking, the mass casting speed should be from 700 to 7300 kg / min [Smirnov AN, Kubersky SV, Shtepan E.V. Continuous steel casting. / Textbook. - Donetsk: DonNTU, 2011. - 482 p.]. To ensure the casting speed in the specified range in steel casting ladles, a refractory stock with an outlet diameter of 38 to 100 mm is used [GOST R 52707-2007. Refractories for casting steel. Refractory products for slide gates. M .: Standartinform. - 2007]. The length of the metal stream from the slide gate of the steel pouring ladle to the surface of the bath in the tundish is from 1.0 to 1.5 m. Thus, a metal stream with a diameter of 80 to 200 mm enters the surface of the bath of the intermediate ladle, as the stream increases in diameter by the process of expiration from the outlet (opening of the jet).

В соответствии с современной технологией разливки, в большом количестве случаев металл из сталеразливочного ковша выпускают через защитную керамическую трубу под уровень ванны в промежуточном ковше. Диаметр канала трубы должен несколько превышать диаметр сталевыпускного отверстия для обеспечения необходимой массовой скорости разливки. В этом случае диаметр струи, поступающей в ванну металла в промежуточном ковше, равен диаметру канала защитной трубы и составляет 40-110 мм.In accordance with modern casting technology, in a large number of cases, metal from a steel pouring ladle is released through a protective ceramic pipe to the level of the bath in the intermediate ladle. The diameter of the pipe channel should slightly exceed the diameter of the steel outlet to ensure the necessary mass casting speed. In this case, the diameter of the jet entering the metal bath in the tundish is equal to the diameter of the protective pipe channel and is 40-110 mm.

Высота уровня металла в промковше составляет 700-800 мм и не зависит от массы разливаемой плавки и скорости разливки. При поступлении струи металла из сталеразливочного ковша в ванну промковша, она увлекает за собой близлежащие массы металла и дна промежуточного ковша достигает поток, диаметр которого, в соответствии с результатами физического и математического моделирования [Смирнов А.Н. и др. Непрерывная разливка сортовой заготовки: Монография. / А.Н. Смирнов, С.В. Куберский, А.Л. Подкорытов, В.Е. Ухин, А.В. Кравченко, А.Ю. Оробцев - Донецк: Цифровая типография, 2012. - 417 с.] составляет уже 100-250 мм.The height of the metal level in the tundish is 700-800 mm and does not depend on the mass of the casting and the casting speed. When a stream of metal from a steel pouring ladle enters the tub of the ladle, it carries away nearby metal masses and the bottom of the intermediate ladle reaches a stream whose diameter, in accordance with the results of physical and mathematical modeling [Smirnov A.N. et al. Continuous Casting of High-Quality Billets: Monograph. / A.N. Smirnov, S.V. Kubersky, A.L. Podkorytov, V.E. Ukhin, A.V. Kravchenko, A.Yu. Orobtsev - Donetsk: Digital Printing House, 2012. - 417 p.] Is already 100-250 mm.

Для предотвращения разрушения футеровки дна промковша и перенаправления потоков металла в сторону выпускных отверстий промковша в месте падения струи устанавливают металлоприемник. Металлоприемник состоит из основания с ударной поверхностью и боковых стенок. Высота боковых стенок металлоприемника, в зависимости от решаемых задач, может быть как более высоты металла в промковше, так и ниже его. Кроме того, для организации потоков жидкого металла в промежуточном ковше, в боковых стенках предусматривают отверстия, расположение и размеры которых зависят от конструкции промежуточного ковша и решаемых технологических задач при непрерывной разливке. Конструкция металлоприемника также зависит от скорости разливки и расположения выпускных отверстий в промежуточном ковше, а также конфигурации промежуточного ковша.To prevent destruction of the lining of the bottom of the bucket and redirecting metal flows towards the outlet openings of the bucket, a metal receiver is installed at the place where the jet falls. The metal detector consists of a base with a shock surface and side walls. The height of the side walls of the metal receiver, depending on the tasks to be solved, can be either more than the height of the metal in the bucket, and below it. In addition, for the organization of liquid metal flows in the intermediate ladle, holes are provided in the side walls, the location and dimensions of which depend on the design of the intermediate ladle and the technological problems to be solved during continuous casting. The design of the metal receiver also depends on the casting speed and location of the outlet openings in the tundish, as well as the configuration of the tundish.

Таким образом, конструкция металлоприемника определяется массовой скоростью разливки и конфигурацией промежуточного ковша.Thus, the design of the metal receiver is determined by the mass casting speed and the configuration of the intermediate ladle.

Известен металлоприемник промежуточного ковша (патент US5358551), состоящий из основной приемной части, которая является ударной поверхностью и позволяет выдерживать ударное воздействие падающей струи металла, и боковой стенки, полностью окружающей основную приемную часть. Недостатком известной конструкции является повышенный износ футеровки промковша в приемной зоне. Отсутствие у металлоприемника отверстий в боковых стенках, перенаправляющих поток металла, ограничивает серийность разливки из-за размытия футеровки промковша в приемной зоне и, соответственно повышает удельный расход огнеупоров.Known metal bucket receiver (patent US5358551), consisting of a main receiving part, which is the shock surface and can withstand the shock of a falling stream of metal, and a side wall completely surrounding the main receiving part. A disadvantage of the known design is the increased wear of the lining of the bucket in the receiving zone. The absence of holes in the metal receiver in the side walls redirecting the metal flow limits the casting seriality due to blurring of the lining of the ladle in the receiving zone and, accordingly, increases the specific consumption of refractories.

Известен металлоприемник (ударная накладка разливочного устройства), используемая для защиты футеровки разливочного устройства, а также для управления потоком металла и турбулентностью. Например, ударная накладка разливочного устройства, содержащая опорную плиту, имеющую верхнюю ударную поверхность, окруженную, по меньшей мере, частично боковой стенкой. В стенке выполнены проходы. Сводчато-ступенчатые конструкции, окружающие проходы и/или подобные водосливу стенки, разделяют и распределяют выходящий поток (патент РФ №2280535 от 22.05.2002, МПК B22D 41/00).Known metal receiver (shock pad casting device) used to protect the lining of the casting device, as well as to control the flow of metal and turbulence. For example, an impact pad of a casting device comprising a base plate having an upper impact surface surrounded at least partially by a side wall. Passages are made in the wall. Vaulted-step structures surrounding the passageways and / or weir-like walls divide and distribute the exit stream (RF patent No. 2280535 of 05.22.2002, IPC B22D 41/00).

Недостатком изобретения является то, что наличие отверстий во всех боковых стенках приводит к размытию футеровки прилежащих стенок промковша и связанная с этим низкая серийность разливки. Также конструкция не позволяет перераспределять потоки металла между ручьями, что приводит к преждевременному износу стаканов-дозаторов в центральных ручьях. Кроме того, не определены оптимальные размеры отверстий в стенках металлоприемника.The disadvantage of the invention is that the presence of holes in all side walls leads to blurring of the lining of the adjacent walls of the bucket and the associated low seriality of the casting. Also, the design does not allow the redistribution of metal flows between streams, which leads to premature wear of metering glasses in central streams. In addition, the optimum size of the holes in the walls of the metal receiver has not been determined.

Задачей полезной модели является повышение стойкости футеровки промковша.The objective of the utility model is to increase the resistance of the lining of the bucket.

Технический результат, достигаемый в заявляемой полезной модели, заключается в повышения стойкости металлоприемника и футеровки промковша благодаря перенаправлению потоков металла вдоль большей оси промежуточного ковша и за счет этого, в повышении серийности разливки и снижении удельного расхода огнеупоров.The technical result achieved in the claimed utility model is to increase the resistance of the metal receiver and the lining of the ladle due to the redirection of metal flows along the major axis of the intermediate ladle and due to this, to increase the seriality of casting and reduce the specific consumption of refractories.

Указанный технический результат достигается за счет того, что металлоприемник промежуточного ковша для непрерывной разливки стали, содержащий изготовленные из огнеупорного материала основание с ударной поверхностью, выполненное в виде восьмиугольника, имеющего большую и малую оси симметрии, и наклонные боковые стенки с углублениями сводчатой формы на их внутренних поверхностях, в соответствии с полезной моделью площадь основания составляет 0,15-0,25 м², его толщина составляет от 60 до 120 мм, при этом в двух боковых стенках, симметричных относительно малой оси симметрии основания, выполнены отверстия, угол между осями которых составляет 60-180°, а площадь каждого из них составляет 0,1-0,2 площади основания.The specified technical result is achieved due to the fact that the metal receiver of the intermediate ladle for continuous casting of steel, containing a base made of refractory material with a shock surface, made in the form of an octagon having a large and small axis of symmetry, and inclined side walls with recesses of vaulted shape on their inner surfaces according to the utility model base area is 0.15-0.25 m ^2, a thickness of from 60 to 120 mm, and two side walls which are symmetrical from ositelno minor axis of symmetry of the base, provided with holes, the angle between the axis of which is 60-180 °, and the area of each area of the base is 0.1-0.2.

Площадь основания зависит от массовой скорости разливки и выбиралась на основании математического моделирования. Результаты моделирования показали, что для диапазона скоростей разливки от 700 до 3500 кг/мин оптимальная площадь основания (ударной поверхности) металлоприемника составляет от 0,15 до 0,25 м² Выполнение основания площадью менее 0,15 м² приведет к тому, что внутреннего объема металлоприемника будет недостаточно для гашения кинетической энергии турбулентности струи металла, что приведет к размытию футеровки промковша в приемной зоне, что не позволит достичь технического результата. Увеличение основания более 0,25 м² приведет перерасходу огнеупорного материала, что также не позволит достичь технического результата.The base area depends on the mass casting speed and was selected based on mathematical modeling. The simulation results showed that for the range of casting speeds from 700 to 3500 kg / min, the optimal area of the base (shock surface) of the metal receiver is from 0.15 to 0.25 m ^{2. The} implementation of the base with an area of less than 0.15 m ² will result in the volume of the metal receiver will be insufficient to quench the kinetic energy of the turbulence of the metal jet, which will lead to blurring of the lining of the bucket in the receiving zone, which will not allow to achieve a technical result. An increase in the base of more than 0.25 m ² will lead to an overspending of the refractory material, which will also not allow to achieve a technical result.

Расположение отверстий в двух боковых стенках, симметричных относительно малой оси симметрии основания металлоприемника выбрано исходя из геометрии промежуточных ковшей и расположения ручьев. При данном расположении отверстий часть потока металла перенаправляется к крайним ручьям промковша, что позволяет снизить износ футеровки в приемной зоне. Наличие отверстий в других стенках приведет к размытию футеровки промковша в приемной зоне и преждевременному износу стаканов-дозаторов центральных ручьев, что не позволит достичь технического результата.The location of the holes in the two side walls symmetrical with respect to the minor axis of symmetry of the base of the metal receiver is selected based on the geometry of the intermediate ladles and the location of the streams. With this location of the holes, a part of the metal flow is redirected to the extreme streams of the bucket, which reduces the wear of the lining in the receiving zone. The presence of holes in other walls will lead to erosion of the lining of the bucket in the receiving zone and premature wear of the metering glasses of the central streams, which will not allow to achieve a technical result.

Угол между осями отверстий выбирается исходя из типа и геометрии промежуточного ковша. Расположение отверстий под углом меньшим 60° или больше 180° также приведет к преждевременному износу футеровки промковша в приемной зоне, что не позволит достичь технического результата.The angle between the axes of the holes is selected based on the type and geometry of the tundish. The location of the holes at an angle less than 60 ° or more than 180 ° will also lead to premature wear of the lining of the bucket in the receiving zone, which will not allow to achieve a technical result.

Размеры отверстий в передних боковых стенках металлоприемника выбраны исходя из оптимизации распределения потоков металла с учетом массовой скорости поступающего металла. Математическое моделирование потоков металла при разливке показало, что при меньшей площади сечения проемов большая часть металла будет поступать в промежуточный ковш, переливаясь через боковые стенки металлоприемника, отражаясь от ударной поверхности, что приведет к повышенному износу футеровки промковша в приемной зоне и противолежащей стенки. При большей площади сечения, отверстия ослабят конструкцию стенки, что приведет к преждевременному разрушению металлоприемника и не позволит достичь технического результата.The dimensions of the holes in the front side walls of the metal receiver are selected based on the optimization of the distribution of metal flows taking into account the mass velocity of the incoming metal. Mathematical modeling of metal flows during casting showed that, with a smaller cross-sectional area of the openings, most of the metal will enter the intermediate ladle, overflowing through the side walls of the metal receiver, reflected from the impact surface, which will lead to increased wear of the lining of the ladle in the receiving zone and the opposite wall. With a larger cross-sectional area, the holes will weaken the wall structure, which will lead to premature destruction of the metal receiver and will not allow to achieve a technical result.

Толщина основания выбирается в зависимости от массовой скорости поступающего в промковш металла, с учетом фактора стойкости металлоприемника. Чем выше скорость, тем больше следует выполнять толщину основания, и наоборот. Минимальная толщина основания 60 мм определялась на основании расчета напряжений, возникающих в металлоприемнике при воздействии струи металла. При толщине основания металлоприемника меньше 60 мм повышается вероятность разрушения металлоприемника в месте падения струи металла из сталеразливочного ковша, что не позволит достичь технического результата, и может вызвать аварийную ситуацию (проход металла). Повышение толщины основания более 120 мм приведет к перерасходу огнеупорного материала без заметного увеличения стойкости, т.к. она будет лимитироваться стойкостью рабочей футеровки шлакового пояса промковша.The thickness of the base is selected depending on the mass velocity of the metal entering the pit ladle, taking into account the resistance factor of the metal receiver. The higher the speed, the more the thickness of the base should be performed, and vice versa. The minimum base thickness of 60 mm was determined on the basis of calculating the stresses arising in the metal receiver when exposed to a metal jet. When the thickness of the base of the metal detector is less than 60 mm, the likelihood of destruction of the metal receiver at the place where the metal stream falls from the steel pouring ladle increases, which will not allow to achieve a technical result, and can cause an emergency (metal passage). An increase in the thickness of the base of more than 120 mm will lead to an excessive consumption of refractory material without a noticeable increase in resistance, it will be limited by the durability of the working lining of the slag belt of the bucket.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется на фиг. 1, где изображена изометрическая проекция, фиг. 2, где изображен вид сверху, и фиг. 3, где изображен разрез предлагаемой полезной модели. Металлоприемник состоит из основания 1 и боковых стенок 2 со сводчато-ступенчатой конструкцией 3 на внутренней поверхности. Основание 1 приемной емкости имеет форму восьмиугольника. Стенки металлоприемника имеют наклон для более плотного встраивания в футеровку и предотвращения всплытия. Толщина основания Н составляет от 60 до 120 мм. В боковых стенках 2 имеются отверстия 4, площадь сечения каждого из которых составляет 0,1-0,2 площади основания. Угол а между осями отверстий составляет от 60 до 180°.The essence of the proposed utility model is illustrated in FIG. 1, which shows an isometric view, FIG. 2, which shows a top view, and FIG. 3, which shows a section of the proposed utility model. The metal detector consists of a base 1 and side walls 2 with a vaulted-step structure 3 on the inner surface. The base 1 of the receiving tank has the shape of an octagon. The walls of the metal receiver have a slope for tighter integration into the lining and to prevent ascent. The thickness of the base H is from 60 to 120 mm. In the side walls 2 there are holes 4, the cross-sectional area of each of which is 0.1-0.2 of the base area. The angle a between the axes of the holes is from 60 to 180 °.

Металлоприемник устанавливается основанием на арматурную футеровку промковша, таким образом, чтобы струя металла из сталеразливочного ковша попадала точно в центр основания металлоприемника, после чего производится нанесение рабочего слоя футеровки промковша. При этом металлоприемник надежно закрепляется в рабочей футеровке за счет наклонных стенок и сил адгезии.The metal receiver is installed on the reinforcement lining of the ladle base, so that the metal stream from the steel pouring ladle hits exactly the center of the base of the metal receiver, after which the working layer of the lining of the ladle is applied. At the same time, the metal detector is securely fixed in the working lining due to the inclined walls and adhesion forces.

Металл поступает в промежуточный ковш из сталеразливочного ковша открытой или закрытой струей. Струя металла попадает в приемную емкость металлоприемника, где ее кинетическая энергия гасится благодаря сводчато-ступенчатой конструкции внутренней поверхности стенок металлоприемника. После этого часть металла из металлоприемника через отверстия в боковых стенках направляется к ручьям промежуточного ковша, а другая часть отражаясь от ударной поверхности, идет вверх к поверхности раздела металл/шлак. При этом потоки металла, выходящие из отверстий, также сначала направляются вверх, к границе раздела металл/шлак, после чего отражаются от нее и направляются к ручьям. Благодаря наибольшей траектории потока при этом происходит усреднение температуры и химического состава металла, а также всплытие неметаллических включений и ассимиляция их шлаком. Перенаправление потока металла к крайним ручьям также минимизирует контакт новых порций горячего металла из сталеразливочного ковша с футеровкой приемной зоны промежуточного ковша, что позволяет повысить стойкость футеровки.The metal enters the tundish from the steel pouring ladle with an open or closed stream. The metal jet enters the receiving tank of the metal receiver, where its kinetic energy is extinguished due to the vaulted-step structure of the inner surface of the walls of the metal receiver. After that, part of the metal from the metal receiver through the holes in the side walls is directed to the streams of the intermediate ladle, and the other part is reflected from the impact surface and goes up to the metal / slag interface. In this case, the metal flows emerging from the holes are also first directed upward to the metal / slag interface, after which they are reflected from it and sent to streams. Due to the largest flow path, the averaging of the temperature and chemical composition of the metal, as well as the ascent of non-metallic inclusions and their assimilation by slag, occurs. Redirection of the metal flow to the extreme streams also minimizes the contact of new portions of hot metal from the steel ladle with the lining of the receiving zone of the intermediate ladle, which improves the durability of the lining.

Claims

The metal receiver of the intermediate ladle for continuous casting of steel, comprising a base with a shock surface made of refractory material, made in the form of an octagon having a large and small axis of symmetry, and inclined side walls with recesses of vaulted shape on their inner surfaces, characterized in that the base area is 0.15-0.25 m ² , its thickness is from 60 to 120 mm, while in two side walls symmetrical with respect to the minor axis of symmetry of the base, holes are made, the angle between which amounts to 60-180 °, and the area of each of them is 0.1-0.2 of the base area.